철도연, 철도차량용 능동조향대차 개발

출처: 한국철도기술연구원







□ 한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 나희승)은 철도차량이 곡선구간을 주행할 때 과도하게 발생되는 차륜의 마모를 줄이는 ‘급곡선 철도차량용 능동조향대차’를 개발했다.


 ㅇ 철도연은 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원이 지원한 국가연구개발사업으로 서울교통공사, 제이모션, 오성기공과 공동 개발했다.


□ 능동조향기술은 철도차량의 곡선통과 성능을 향상시켜 차륜과 레일의 마모, 소음 등을 저감시키는 신기술이다. 


 ㅇ 곡선구간 주행 시 곡선을 실시간으로 검지하여 차륜이 곡선의 곡률반경을 따라 조향한다. 능동조향제어 알고리즘과 조향구동장치를 적용하여 차륜과 레일 사이에 발생하는 공격각 및 횡압이 최소화 되도록 작동한다. 


 ㅇ 기존 철도차량은 자동차와 달리 조향기능이 미흡하여 곡선구간 주행 시 차륜과 레일의 과도한 마모, 소음 및 분진 발생 등의 문제점이 있다. 


 ㅇ 특히, 국내 철도노선은 급곡선 구간이 많아 철도운영기관들은 마모, 소음, 분진 등으로 인한 유지보수 비용 증가, 승객 서비스  저하 등의 어려움을 안고 있다.


 ㅇ 개발된 능동조향기술은 철도차량의 성능 한계를 극복할 수 있는 미래 철도차량 주행장치 핵심기술로 철도 선진국인 유럽, 일본 등에서도 최근에야 기술 개발에 성공했다. 


□ 철도연은 능동조향기술이 적용된 대차를 개발하여 주행안정성 시험과 조향제어 기능시험을 거쳐 실제 도시철도차량에 장착하여 성능검증시험을 완료했다. 


 ㅇ 성능시험 결과, R300 이하 급곡선 통과 시 기존 차량 대비 차륜 횡압 최대 80% 이상, 차륜 소음 최대 4.4dB 감소됐으며, 탈선안전도도 크게 향상된 것으로 평가됐다. 


□ 철도차량에 능동조향기술을 적용할 경우, 차륜 수명이 최소 60% 이상 연장되어 차량 유지보수 비용을 절감하고 소음, 분진 발생으로 인한 민원도 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.


   ※ 유지보수 비용 절감, 소음 및 분진 발생에 의한 민원 저감

     - 차륜 수명 최소 60% 이상 연장(5년 10개월 → 9년 4개월)

     - 레일 마모, 손상 저감, 궤도 유지보수비용 절감(약 318억원)

     - 급곡선 소음 및 분진 발생 저감 및 민원 저감(약 508억원)

     - 유지보수시간 저감에 의한 차량 가용성 0.5% 제고(1,012억원)     


 ㅇ 연구책임자인 철도연 허현무 박사는 “급곡선이 많아 능동조향대차의 효용성이 높은 도시철도 차량에 우선 적용할 계획”이며, “상용화될 경우 도시철도 차량으로는 세계 최초”라고 전했다. 


□ 철도연 나희승 원장은 “도시철도차량 국내 상용화 추진을 시작으로 일반철도 차량까지 기술 적용을 확대할 계획이다”며, “철도 핵심부품과 원천기술 개발에 더욱 힘써 국내철도산업의 해외시장 진출을 위해 노력하겠다”고 밝혔다.